CN206241474U - 一种激光加工装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种激光加工装置，其包括有激光器及一驱动机构，沿激光器的激光束出射方向依次设有一能够转动的光学机构及一用于承载工件的载台，其中：所述光学机构用于将激光束折射，以令该光学机构输出侧和输入侧的激光束相平行且存在间距，当所述光学机构转动时，驱使其输出侧激光束以输入侧激光束为轴心进行旋转；所述驱动机构用于驱使旋转的激光束和工件产生相对位移，以令激光束在工件上形成螺旋形切割轨迹。本实用新型既能扩大切缝宽度又能避免激光衰减，进而提高激光加工效率，适合加工尺寸较厚的工件。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工装置。
背景技术
激光加工的本质是利用激光聚焦后的高能量密度在材料表面形成一个烧蚀坑，然后通过辅助的运动装置形成加工形状。在实际应用中，厚度小于50μm的超薄材料可能只需一次即可完成穿透加工，但如果材料较厚，则需要多次切割以完全穿透材料。对于厚度小于200μm的薄片材料，可采用相对简单的工艺，即多道切割同时进行，且每道切割都沿着完全相同的轨迹，并使用相同的条件。但是，对于较厚的材料，受激光衰减影响，会降低处理效率。现有技术中，当切割较厚材料时，通常采用改变聚焦镜焦距或光束直径的方式，使光斑尺寸达到合适值来进行切割，但这种方法会降低入射激光的功率，从而影响加工效率，导致在切割加工时不能明显去除切缝处的材料。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种既能扩大切缝宽度又能避免激光衰减，进而提高激光加工效率的加工装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。
一种激光加工装置，其包括有激光器及一驱动机构，沿激光器的激光束出射方向依次设有一能够转动的光学机构及一用于承载工件的载台，其中：所述光学机构用于将激光束折射，以令该光学机构输出侧和输入侧的激光束相平行且存在间距，当所述光学机构转动时，其输出侧激光束以输入侧激光束为轴心进行旋转；所述驱动机构用于驱使旋转的激光束和工件产生相对位移，以令激光束在工件上形成螺旋形切割轨迹。
优选地，所述光学机构包括有结构相同的两个光楔，两个光楔的斜面相对，且两个光楔反向设置，藉由两个光楔而将激光束进行两次折射，使得光学机构的输出侧激光束与输入侧激光束相平行。
优选地，两个光楔的斜面相平行。
优选地，所述驱动机构用于驱使一扫描振镜偏转，所述扫描振镜用于将旋转的激光束反射至工件上，并且当所述扫描振镜偏转时驱使激光束在工件上形成螺旋形切割轨迹。
优选地，所述驱动机构用于驱使载台平移，以令工件与旋转的激光束产生相对位移。
优选地，所述扫描振镜的输出侧设有聚焦透镜，所述聚焦透镜用于将激光束聚焦于工件上而形成聚焦点。
优选地，所述光学机构的输入侧设有扩束镜，所述扩束镜用于调整激光束的直径。
优选地，还包括有一控制器，所述控制器用于控制激光器出射激光束、用于控制光学机构的旋转速度以及用于控制扫描振镜的偏转角度。
本实用新型公开的激光加工装置中，激光器发出的激光束传输至光学机构时，光学机构将激光束折射，使得光学机构两侧的激光束相互平行，当光学机构转动时，其输出侧激光束以输入侧激光束为轴心线进行旋转，该旋转激光束的聚焦点在工件上形成圆形移动轨迹，当驱动机构驱使旋转的激光束和工件产生相对位移时，圆形切割轨迹变成螺旋形，利用该螺旋形切割轨迹，在工件上形成具有一定宽度的切缝，使得切缝可以更深，进而能够加工较厚的工件，同时，无需改变激光束的直径，避免了激光衰减，结合以上两点，使得本实用新型实现了既能扩大切缝宽度又能避免激光衰减的效果，进而提高加工质量和加工效率。
附图说明
图1为本实用新型激光加工装置的结构示意图。
图2为利用激光加工装置对工件进行切割后的切缝放大图。
图3为本实用新型激光加工方法的流程图。
图4为利用现有工艺切割和利用本实用新型切割后的切缝对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。
本实用新型公开了一种激光加工装置，结合图1和图2所示，其包括有激光器1及一驱动机构，沿激光器1的激光束出射方向依次设有一能够转动的光学机构2及一用于承载工件100的载台4，其中：
所述光学机构2用于将激光束折射，以令该光学机构2输出侧和输入侧的激光束相平行且存在间距，当所述光学机构2转动时，驱使其输出侧激光束以输入侧激光束为轴心进行旋转；
所述驱动机构用于驱使旋转的激光束和工件100产生相对位移，以令激光束在工件100上形成螺旋形切割轨迹101。
上述激光加工装置中，激光器1发出的激光束传输至光学机构2时，光学机构2将激光束折射，使得光学机构2两侧的激光束相互平行，当光学机构2转动时，其输出侧激光束以输入侧激光束为轴心线进行旋转，该旋转激光束的聚焦点在工件100上形成圆形移动轨迹，当驱动机构驱使旋转的激光束和工件100产生相对位移时，圆形切割轨迹变成螺旋形，利用该螺旋形切割轨迹，在工件100上形成具有一定宽度的切缝，使得切缝可以更深，进而能够加工较厚的工件，同时，无需改变激光束的直径，避免了激光衰减，结合以上两点，使得本实用新型实现了既能扩大切缝宽度又能避免激光衰减的效果，进而提高加工质量和加工效率。
作为一种优选方式，所述光学机构2包括有结构相同的两个光楔20，两个光楔20的斜面相对，且两个光楔20反向设置，藉由两个光楔20而将激光束进行两次折射，并使得光学机构2的输出侧激光束与输入侧激光束相平行。进一步地，两个光楔20的斜面相平行。
其中，两个光楔20优选是棱镜，二者的斜面平行相对，两个光楔20反向设置，使得两个光楔20结合呈类似长方体的形状。使用时，通过调整两个光楔20在径向的相对位置，使得激光束的折射方向得以调节，随之调整了光学机构2输出侧激光束与输入侧激光束的垂线距离，此项调整将改变旋转激光束的半径，即调整了切缝的宽度。
本实施例中，关于驱动机构的优选结构，所述驱动机构用于驱使一扫描振镜3偏转，所述扫描振镜3用于将旋转的激光束反射至工件100上，并且当所述扫描振镜3偏转时驱使激光束在工件100上形成螺旋形切割轨迹101。具体地，当扫描振镜3偏转时，激光束与工件100发生相对移动，此时圆形切割轨迹变成螺旋形。本实用新型优选采用扫描振镜3控制切割轨迹，但是这仅是本实用新型的一个较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，在本实用新型的其它实施例中，所述驱动机构还可用于驱使载台4平移，以令工件100与旋转的激光束产生相对位移。
本实施例中，所述扫描振镜3的输出侧设有聚焦透镜5，所述聚焦透镜5用于将激光束聚焦于工件100上而形成聚焦点。所述光学机构2的输入侧设有扩束镜6，所述扩束镜6用于调整激光束的直径。
为了实现自动控制，该激光加工装置还包括有一控制器，所述控制器用于控制激光器1出射激光束、用于控制光学机构2的旋转速度以及用于控制扫描振镜3的偏转角度。其中，光学机构2和扫描振镜3均可以由电机等进行驱动运转，而控制器可以对这些电机等进行电气控制，进而实现对光学机构2旋转速度和扫描振镜3偏转角度的控制，使得激光加工装置能够按预设路径对工件进行加工。
基于上述激光加工装置，本实用新型还公开一种激光加工方法，结合图1至图3所示，该方法基于一激光加工装置实现，所述激光加工装置包括有激光器1及一驱动机构，沿激光器1的激光束出射方向依次设有一能够转动的光学机构2及一用于承载工件100的载台4，所述激光加工方法包括如下步骤：
步骤S1，激光器1出射激光束至光学机构2；
步骤S2，所述光学机构2用于将激光束折射，并使得光学机构2输出侧和输入侧的激光束相平行且存在间距；
步骤S3，所述光学机构2转动，并驱使其输出侧激光束以输入侧激光束为轴心进行旋转；
步骤S4，所述驱动机构驱使旋转的激光束和工件100产生相对位移；
步骤S5，激光束在工件100上形成螺旋形切割轨迹101。
请参照图4，A是利用本实用新型激光加工方法切割后的切缝，B是利用现有工艺切割后的切缝，可见利用本实用新型激光加工方法切割后，切缝具有一定的宽度，所以更适合加工较厚的工件。
进一步地，所述光学机构2包括有结构相同的两个光楔20，两个光楔20的斜面相对，且两个光楔20反向设置，藉由两个光楔20而将激光束进行两次折射，使得光学机构2的输出侧激光束与输入侧激光束相平行，通过调整两个光楔20在径向的相对位置，进而调整螺旋形切割轨迹101的宽度。
其中，两个光楔20优选是棱镜，二者的斜面平行相对，两个光楔20反向设置，使得两个光楔20结合呈类似长方体的形状。使用时，通过调整两个光楔20在径向的相对位置，使得激光束的折射方向得以调节，随之调整了光学机构2输出侧激光束与输入侧激光束的垂线距离，此项调整将改变旋转激光束的半径，即调整了切缝的宽度。
本实用新型公开的激光加工装置及激光加工方法，其通过将激光光束偏转和旋转，使得激光束沿激光器出射激光束的光轴线形成一个锥形扫描轨迹，经过扫描振镜扫描后在材料表面形成螺旋扫描，切缝宽度由螺旋的外径决定而不是取决于激光光斑尺寸，因此，无需改变激光束半径，进而实现切割材料时切缝宽度可控，以提高切割质量与效率。
以上所述只是本实用新型较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。
Claims (8)
1.一种激光加工装置，其特征在于，包括有激光器及一驱动机构，沿激光器(1)的激光束出射方向依次设有一能够转动的光学机构(2)及一用于承载工件(100)的载台(4)，其中：
所述光学机构(2)用于将激光束折射，以令该光学机构(2)输出侧和输入侧的激光束相平行且存在间距，当所述光学机构(2)转动时，其输出侧激光束以输入侧激光束为轴心进行旋转；
所述驱动机构用于驱使旋转的激光束和工件(100)产生相对位移，以令激光束在工件(100)上形成螺旋形切割轨迹(101)。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述光学机构(2)包括有结构相同的两个光楔(20)，两个光楔(20)的斜面相对，且两个光楔(20)反向设置，藉由两个光楔(20)而将激光束进行两次折射，使得光学机构(2)的输出侧激光束与输入侧激光束相平行。
3.如权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，两个光楔(20)的斜面相平行。
4.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述驱动机构用于驱使一扫描振镜(3)偏转，所述扫描振镜(3)用于将旋转的激光束反射至工件(100)上，并且当所述扫描振镜(3)偏转时驱使激光束在工件(100)上形成螺旋形切割轨迹(101)。
5.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述驱动机构用于驱使载台(4)平移，以令工件(100)与旋转的激光束产生相对位移。
6.如权利要求4所述的激光加工装置，其特征在于，所述扫描振镜(3)的输出侧设有聚焦透镜(5)，所述聚焦透镜(5)用于将激光束聚焦于工件(100)上而形成聚焦点。
7.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述光学机构(2)的输入侧设有扩束镜(6)，所述扩束镜(6)用于调整激光束的直径。
8.如权利要求4所述的激光加工装置，其特征在于，还包括有一控制器，所述控制器用于控制激光器(1)出射激光束、用于控制光学机构(2)的旋转速度以及用于控制扫描振镜(3)的偏转角度。
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